리눅스마스터_1급_1과목_네트워크의 기초

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리눅스마스터 1급 기본서(2020)

*해당 글은 학습을 목적으로 위의 도서 내용 중 일부 내용만을 요약하여 작성한 포스팅입니다.

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OSI 7계층

• 이기종 시스템간 상호 통신을 위해 ISO에서 네트워크 프로토콜 디자인과 통신 계층을 구성해 개발한 네트워크 모델
• 개념적 모델만 존재할 뿐 실제 구현에 대한 언급은 없으며 실제 구현시 참조 모델로 사용한다.
• 각 계층은 하위 계층이 제공하는 서비스를 이용하고 상위 계층에게 서비스를 제공한다.
• 상위 계층에서 하위 계층으로 데이터를 전달할 때 헤더와 트레일러를 추가하여 데이터에 대한 캡슐화를 수행한다.
• 데이터를 수신할 경우 헤더와 트레일러를 제거하고 분석하여 상위 계층으로 전달하는 역캡슐화 수행

 

 

OSI 7계층

계층	전송 단위	프로토콜
응용 계층	메시지	HTTP, SMTP, PEP3, IMAP, DNS, NFS, FTP, TELNET, SSH
표현 계층	메시지	SMB, AFP, ASN.1
세션 계층	메시지	SSL, TLS, NetBIOS
전송 계층	세그먼트	TCP, UDP, RTP
네트워크 계층	패킷	IP, ICMP, ARP, RARP, IGMP, BGPG, RIP, IPX
데이터 링크 계층	프레임	Ethernet, Token Ring, FDDI, ATM
물리 계층	비트	RS-232, USB, I2C, IEEE802.15.4, 10BASE-T, Bluetooth

1. 물리 계층 (Physical Layer)

• 네트워크의 전기적, 물리적 연결 담당
• 비트 단위 전송
• 유선의 경우 케이블의 종류, 무선의 경우 무선 주파수 링크
• 관련 장비 : 허브, 리피터

 

2. 데이터 링크 계층 (Data Link Layer)

• 2개의 노드가 직접 연결되어 있을 때 프레임 단위로 데이터 전송 수행
• 각 노드는 식별 가능한 MAC 주소를 가지고 있다.
• 수신 노드의 속도에 맞춰 송신 노드가 데이터를 느리게 보내는 흐름제어를 수행한다.
• 정지-대기와 슬라이딩 윈도우 등이 그 예시이다.
• 신호 간 충돌 현상이 발생하지 않도록 회선제어 기능 제공
• 오류 검출, 재전송 기능을 수행하여 오류제어
• 관련 장비 : 브리지, 스위치

 

3. 네트워크 계층 (Network Layer)

• 데이터를 패킷 단위로 분할하고 논리적 주소를 설정해 전송하는 역할 수행
• 노드간 경로를 설정하는 라우팅 기능 제공
• 혼잡 제어, 패킷의 분할 및 병합, 인터네트워킹 기능 제공
• 관련 장비 : 라우터

 

4. 전송 계층 (Transport Layer)

• 송수신 프로세스 간 연결을 제공하고 신뢰성 있는 통신이 가능하도록 역할 수행
• 주소 및 포트 지정, 연결 제어, 오류 복구, 흐름 제어 기능 수행
• 세그먼트 단위로 데이터를 전송, 네트워크가 이를 다시 패킷으로 나눠 전송
• TCP/IP

 

5. 세션 계층 (Session Layer)

• 연결된 노드 간 메시지 단위로 데이터를 전송
• 세션 설정 및 유지, 동기 기능, 대화 기능 수행
• 동기의 경우 동기점을 설정하고 오류 발생시 동기점 후의 데이터 복구 (동기점 설정 전은 복구 불가)
• 신뢰성 있는 전송을 위해 시간 경과에 따라 순차적으로 동기점을 부여하며 단계적으로 데이터 전송

 

6. 표현 계층 (Presentation Layer)

• 다양한 표현 방식을 제공해 송수신자가 동일한 표현 방식을 사용할 수 있도록 기능 제공
• 유니코드로 인코딩된 파일을 아스키 코드로 변환해 형식을 맞춤
• 데이터 암호화와 해독, 압축 및 해제 기능 제공

 

7. 응용 계층 (Application Layer)

• 사용자에게 편리한 응용 환경 제공
• SMTP, HTTP, FTP 등

 

 

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네트워크 장비

1) LAN 구성 장비

 1-1) 네트워크 카드

• 컴퓨터를 네트워크에 연결 가능하게 하는 장치
• NIC라고 하는 네트워크 아답터라고도 한다.
• OSI 1, 2 계층 기능을 수행하고 고유의 MAC 주소를 가지고 있다.
• ISA 방식, PCI 방식을 지원했으나 요즘에는 마더보드에 온보드되어 제공된다.

 

 1-2) 케이블

• 네트워크 신호를 전달하는 물리적인 전송 매체
• 꼬임선 : 신호 변형을 최소화하기 위해 두 선을 꼬아 형성. 저렴하고 설치가 쉬우나 잡음에 약하고 거리 제약 존재
• 동축 케이블 : 중심 도체에 전열체를 감싸고 외부 도체를 넣고 다시 외부 피복으로 감싼 케이블. 일반 케이블 TV선
• 광섬유 : 가느다란 유리, 플라스틱 섬유 이용. 넓은 대역폭, 빠른 전송속도, 오류 발생이 적음

 

 1-3) 허브

• 다수의 장치를 LAN에 접속할 수 있도록 플러딩 하는 네트워크 장치
• 허브를 중심으로 다수의 장치가 스타형으로 연결된다.
• 신호를 증폭하는 역할도 수행하기에 전송 거리를 연장하는 효과도 있다.
• 많은 장치가 연결되면 데이터 충돌이 발생할 수 있어 규모가 크면 허브대신 스위치 사용.

 

2) 인터네트워크 장비

 2-1) 리피터

• 케이블을 통한 데이터 전송 시 길이가 길어지면 감쇄 현상으로 신호가 약해질 수 있다.
• 감쇄 현상을 막아 신호를 증폭하고 재생하여 전송하는 OSI 1계층의 장비
• 전송거리를 연장할 수 있다.

 

 2-2) 브리지

• 여러 네트워크 세그먼트를 연결하기 위해 데이터 프레임의 MAC 주소를 보고 해당 포트로 데이터를 포워딩하는 OSI 2 계층의 장치
• 모든 포트로 플러딩하지 않기에 효과적으로 프레임 전달이 가능하다.
• 빠르게 포트를 찾기 위해 브리지 테이블을 관리한다.

 

 2-3) 라우터

• 네트워크들을 서로 연결하고 송신 측의 패킷을 목적지에 전달하기 위해 경로를 찾아 포워딩하는 장비
• 포워딩과 경로 설정 기능을 제공한다.
• OSI 3 계층의 장치이며, 정적 라우팅과 동적 라우팅으로 나뉜다.
• 정적 라우팅은 사전에 라우팅 정보를 설정하고, 동적 라우팅은 실시간으로 설정한다.

 

 2-4) 게이트웨이

• 서로 다른 프로토콜이나 통신망을 사용하는 네트워크를 연결하기 위해 두 네트워크의 이종 프로토콜의 변환 기능을 수행하는 네트워크 장비.
• OSI 4 계층의 장치이다.

 

 

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네트워크 토폴로지

1) 스타 (Star)

• 중앙의 노드와 사용자의 노드가 point-to-point 방식으로 연결되어 있다.
• 확장이 쉽고 사용자의 노드가 고장나도 다른 노드에 영향을 주지 않아 결함 허용 능력이 있다.
• 사용자의 노드 수가 증가하면 패킷이 충돌 가능성이 높다.
• 중앙 노드가 고장나면 전체 네트워크가 고장난다.

 

2) 버스 (Bus)

• 단일 회선에 사용자 노드가 T자 모양으로 연결하고 회선의 끝에는 종단기를 설치하여 신호의 반사를 방지하는 네트워크 구조
• 한 시점에 하나의 사용자 노드만 회선을 점유할 수 있도록 CSMA/CD 혹은 토큰 패싱 방식 사용
• 하나의 회선에 연결되어 설치 비용이 적다.
• 구조가 간단해 노드의 추가 및 제거가 용이하고 결함 허용 능력 제공
• 버스의 대역폭을 공유하기에 노드 증가시 네트워크 성능 저하

 

3) 링 (Ring)

• 네트워크의 노드가 원형으로 연결되어 앞의 노드에서 받은 데이터를 다음 노드로 전달
• 하나의 회선에 연결되어 설치 비용이 적다.
• 토큰 패싱을 통해 데이터 충돌이 방지되고 넓은 지역에도 설치가 가능하다.
• 통신 효율성이 낮고 한 노드에 장애 발생시 전체 네트워크가 중단된다.

 

4) 망 (Mesh)

• 네트워크에 연결된 모든 노드가 서로 개별적으로 그물처럼 연결된 네트워크
• 특정 노드에 장애가 발생해도 다른 경로로 전송이 가능해 가용성이 높고 효율성이 좋다.
• 네트워크의 설치, 관리, 재구성이 어렵고 많은 링크가 필요해 설치 비용이 비싸다.

*CSMA.CD : 네트워크에 데이터가 전송 중인지 반송파를 확인하고 전송 중이 아니면 전송 시작

*토큰 패싱 : 토큰을 소유한 노드만 데이터 통신 가능. 통신 완료 후 다음 노드에 토큰을 전달.

 

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네트워크 통신 방식

1) 이더넷 (Ethernet)

• LAN, MAN, WAN을 구축하기 위해 일반적으로 사용하는 네트워크 기술
• 통신 시작 전 연결 설정이 불필요.
• 네트워크를 단순하게 구성할 수 있어 경제적
• 반이중통신을 지원하고, CSMA/CD로 데이터를 전송한다.

 

2) 토큰링 (Token Ring)

• 3바이트의 토큰이 링을 순환하며 데이터 전송을 원하는 노드는 토큰을 다음 노드로 보내지 않고 데이터를 보낸다.
• 전송된 데이터는 링을 순환하다 목적지 노드에 도착하면 데이터를 복사하고 그 다음 노드로 데이터를 보낸다.
• 데이터를 보냈던 노드에 데이터가 다시 도착하면 데이터를 폐기하고 토큰링을 내보낸다.
• 이더넷보다 이론적으로 빠르고 안정적이나, 스위치 이더넷이 개발되며 쇠퇴했다.

 

3) FDDI (Fiber Distributed Data Interface)

• LAN들을 연결하는 백본망을 구성하기 위해 주 링과 부 링으로 구성된 이중 링에 스테이션이 연결한 기술

 

 

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네트워크 유형

• LAN : 근거리 통신망
• MAN : 하나의 도시 정도
• WAN : 광역 통신망. 하나의 국가 정도

 

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교환 방식

1) 회선 교환 방식

• 미리 연결을 설정하고 회선을 점유하여 데이터를 송수신하는 방식
• 안정적인 성능을 보유하고 있으나 통신이 없는 상태에서도 연결이 유지되어 낭비가 발생
• PSTN, 전화 연결 등

 

2) 패킷 교환 방식

• 데이터를 일정 크기로 분할한 패킷을 송수신하는 방식
• 여러 사용자의 패킷이 동시에 회선을 공유하여 전달할 수 있기에 대역폭 이용 효율이 극대화된다.
• 패킷의 생성을 위한 헤더가 추가되기에 오버헤드로 인한 성능 저하와 지연 현상이 발생할 수 있다.
• 패킷 교환 방식은 데이터그램 방식과 가상 회선 방식으로 구분된다.
• 데이터그램 방식 : 논리적 연결 없이 전송. 짧은 메시지의 일시적 전송에 적합
• 가상회선 방식 : 논리적 연결 후에 전송.

 

 

패킷 교환 기술

1) X.25

• 초기 컴퓨터 통신망의 패킷 네트워크
• 가상 회선 기능을 제공한다.

 

2) 프레임 릴레이

• X.25와 동일하게 가상 회선 기능을 제공하나 통계적 다중화 기능을 제공해 효율적인 대역폭 사용

 

3) 셀 릴레이

• 프레임 릴레이보다 고속의 데이터 통신 서비스 제공

 

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프로토콜

• 컴퓨터나 통신 장비 사이에 메시지를 주고 받는 양식 혹은 규칙 체계
• 형식, 의미, 타이밍으로 구성된다.
• 형식 : 데이터의 구조나 형식
• 의미 : 형식에 따라 담긴 데이터를 어떻게 해석할 것인가?
• 타이밍 : 형식에 맞춘 의미를 담은 데이터가 어떤 순서로, 어떤 속도로 전달되어야 하는가?

 

 

프로토콜의 기능

• 에러제어, 연결제어, 순서제어, 흐름제어, 혼잡제어
• 캡슐화, 동기화
• 주소지정, 단편화 및 재조정, 데이터의 형식화

 

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TCP/IP

• 근거리 통신망이나 인터넷에서 네트워크 구현을 위해 임의의 서브 네트워크에 접속한 장비들과 종단 호스트 간 연결과 라우팅을 제공하는 프로토콜

 

 

TCP/IP 계층

계층	프로그램
응용 계층	TCP 응용 프로그램, UDP 응용 프로그램
전송 계층	TCP, UDP
인터넷 계층	RARP, ARP, IP, ICMP
네트워크 액세스 계층	하드웨어

• 네트워크 액세스 계층 : 실제 통신을 수행하는 하드웨어 인터페이스
• 인터넷 계층 : 전송 계층에서 전달한 패킷을 목적지 주소까지 효율적으로 전달하는 역할
• 전송 계층 : 신뢰성, 흐름제어, 다중화. 세그먼트나 데이터그램으로 구성해 전송
• 응용 계층 : 호스트 간 연결 수행

*TCP와 UDP

*TCP는 연결을 하고 데이터를 주고받는다. 3-Way-Handshake로 연결하고, 4-Way-Handshake로 해제

*UDP는 비연결형 서비스로, CheckSum으로 최소한의 오류만 검출한다.

 

 

소켓

• 네트워크 프로그램이 데이터 통신을 하기 위한 접점 (endpoint)
• 네트워크 프로그램은 데이터 통신을 위해 소켓을 생성하고 상대의 소켓에 접속하여 데이터를 교환한다.
• 인터넷 프로토콜, 로컬 시스템의 ip 주소 및 포트번호, 원격 시스템의 ip 주소 및 포트번호로 구성

 

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IP 주소

• 장치들이 통신하기 위해 노드를 식별하기 위한 특수한 번호
• IP 주소를 통해 발신지와 송신지를 명시하고 전달할 수 있다.
• IP 주소를 통한 라우터는 최적의 경로를 계산하여 전달할 수 있다.
• IP 주소는 DHCP 서버에 의한 동적 할당과 미리 설정하는 고정 할당이 존재한다.
• IP는 첫 번째 1바이트의 값에 따라 A, B, C, D, E 클래스로 나뉜다. A~C는 일반용, D, E는 특수 목적용

 

 

IP 주소 클래스

CLASS A	네트워크	호스트	호스트	호스트	0.0.0.0 ~ 127.0.0.0	/8
	첫 번째 Octet이 0으로 시작
CLASS B	네트워크	네트워크	호스트	호스트	128.0.0.0~191.255.0.0	/16
	첫 번째 Octet이 10으로 시작
CLASS C	네트워크	네트워크	네트워크	호스트	192.0.0.0~223.255.255.0	/24
	첫 번쨰 Octet이 110으로 시작
CLASS D	멀티캐스트				224.0.0.0~239.255.255.255	N/A
	첫 번재 Octet이 1110으로 시작
CLASS E	연구용				240.0.0.0~247.255.255.255	N/A
	첫 번째 Octet이 1111로 시작

 

 

서브넷

• 호스트 주소 중 일부를 네트워크 주소로 사용하는 네트워크 분할 기법
• 네트워크 부분을 전부 1로 채운 것이 서브넷 마스크 : 255.0.0.0 (A) / 255.255.0.0 (B) / 255.255.255.0 (C)

 

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도메인

• 숫자로 구성된 IP에 이름을 부여해 사람이 기억하기 쉽게 하는 것.
• . 으로 구분하는 다단계 계층 트리 구조이다.

 

 

도메인 네임 시스템 (DNS)

• 호스트의 도메인네임을 IP 주소로 변환해주는 시스템

 

 

ICANN

• 인터넷 DNS의 관리, IP 주소 할당, 프로토콜 파라미터 지정 등의 업무를 위해 만들어진 국제인터넷주소관리기구

 

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IPv6

• IPv4의 주소 고갈 문제를 해결하기 위해 주소의 길이를 128비트로 확장한 프로토콜
• 16비트 단위로 8자리로 구성되고 각각 콜론 (:)으로 구분된다.
• 보통 16진수로 표기되고 연속된 0은 생략이 가능하다.
• IPv4의 헤더를 확장 헤더로 옮김으로써 필드의 개수를 줄여 헤더 구조를 단순화
• 확장 헤더의 추가로 다양한 상황에 대한 확장성 증가
• 인증 및 보안 기능 제공
• 흐름 레이블 필드를 통해 트래픽 구분 및 라우터에 의해 QoS 처리 가능
• 물리적 위치에 영향을 받지 않고 동일한 주소 유지 가능

	IPv4	IPv5
주소 길이	32비트	128비트
주소 개수	약 43억개	약 43억^4 개
품질 제어	QoS 일부 지원	품질 보장 용이
보안 기능	IPSec 프로토콜 별도 설치	확장 기능으로 기본 제공
자동 네트워킹	곤란	가능
이동성 지원	곤란	용이

 

 

 

 

 

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1. 다음 중 데이터 링크 계층에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1) 프레이밍 : 프레임의 시작 및 끝에 불필요한 부분을 삭제한다.
2) 오류제어 : 전송 오류를 검출해 오류가 발생한 프레임의 재전송을 요규한다.
3) 흐름제어 : 송신과 수신측의 프레임 처리 속도가 같지 않을 경우 흐름 제어를 수행한다.
4) 시간 제한 및 확인 : 정해진 시간 내에 확인 메시지를 수신하지 못하면 프레임을 재전송한다.

1

2. IPv6을 구분하는 구분자는 (가) 이다.

:

3. 데이터의 압축과 암호, 지역 추상 구문으로부터 선택된 전송 구문으로 사용자 데이터를 변환하는 OSI 계층은?

1) 데이터 링크
2) 네트워크
3) 전송
4) 표현

4

4. 중앙의 제어점으로부터 모든 기기가 POINT-TO-POINT 방식으로 연결된 토폴로지로, 중앙제어노드가 작동불능이면 전체 네트워크가 동작할 수 없는 네트워크 토폴로지의 종류는?

1) 스타형
2) 링형
3) 버스형
4) 복합링

1

5. 다음 중 프로토콜이 다른 통신망을 상호 접속하기 위한 장치로 알맞은 것은?

1) 브리지
2) 리피터
3) 게이트웨이
4) 라우터

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